DE2100335A1 - Method and furnace for electro-melting glass - Google Patents
Method and furnace for electro-melting glassInfo
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Description
Ingenieurbüro-Glasofenbau ο Ί η η-J O £Engineering office glass furnace construction ο Ί η η-J O £
Nikolaus Sorg GmbH & Co . Z I U U OONikolaus Sorg GmbH & Co. Z I U U OO
Pflochsbach/Lohr a. MainPflochsbach / Lohr a. Main
Verfahren und Ofen zum Elektroschmelzen von GlasMethod and furnace for electro-melting glass
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Glas in einem Elektroschmelzofen, wobei die Energie in mehreren Ebenen durch Widerstandsbeheizung des Glases zugeführt wird und einen Elektroschmelzofen zur Durchführung dieses Verfahrens, in den oben ein Gemenge aus Rohstoffen eingegeben und von dem unten das Glas abgezogen wird und der in verschiedenen Ebenen angeordnete Elektroden zur Zuführung der elektrischen Energie aufweist .The invention relates to a method for producing glass in an electric melting furnace, the energy in several levels are fed by resistance heating of the glass and an electric melting furnace for implementation this process, in which a mixture of raw materials is entered at the top and the glass is deducted from the one at the bottom and which has electrodes arranged in different planes for supplying the electrical energy .
Elektroöfen der vorgenannten Axt dienen insbesondere zur Herstellung von hochwertigen Gläsern, da der Schmelz- und Läuterprozess exakter zu beeinflussen ist als bei Öfen herkömmlicher Bauart. Insbesondere ist es möglich Farbgläser praktisch jeder Färbung bis zum Schwarz herzustellen, da der Wärmeübergang lediglich durch die Widerstandsbeheizung und nicht durch Strahlung geschieht. Stark gefärbte Gläser verhindern bei konventionellen Öfen den Wärmedurchgang von dem Oberflächenfeuer zum Wannenboden, was chemisch und thermisch inhomogene Gläser zur Folge hat.Electric furnaces of the aforementioned ax are used in particular for the production of high-quality glasses, since the melting and refining process can be influenced more precisely than conventional ovens. In particular, it is possible to color glasses up to practically any color to produce black, since the heat transfer only through the resistance heating and not through Radiation happens. Strongly colored glasses prevent heat from passing through in conventional ovens Surface fire to the bottom of the tub, what chemical and thermally inhomogeneous glasses result.
Es sind bereits Elektroöfen bekannt, die wie ein herkömmlicher oberflächfcsnbeheizter Glasofen aufgebaut sind und in dem in einem flachen Becken in einer Ebene Elektroden zur Widerstandsbeheizung angeordnet sind. Diese Öfen weisen zwar den Vorteil auf, Energie in das Glasbad nicht nur über die Badoberfläche zuführen zu können, sondern auch Energie in das Glasbad selbst eingeben zu können, sie weisen aber auch den Nachteil auf, hohe Wärmeverluste zu besitzen.Electric furnaces are already known which are constructed like a conventional surface-heated glass furnace and electrodes for resistance heating are arranged in a flat basin in one plane are. These furnaces do have the advantage of not only feeding energy into the glass bath via the bath surface to be able to, but also to be able to enter energy into the glass bath itself, but they also show the disadvantage of having high heat losses.
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Wegen des relativ großen Glasbades sind weiterhin relativ starke Horizontalströmungen vorhanden, die die Herstellung von gutem homogenem Glas verhindern.Because of the relatively large glass bath are still relative there are strong horizontal currents which prevent the production of good homogeneous glass.
Es sind weiterhin Elektroschmelzöfen zum Herstellen von Glas bekannt, die eine größere Badtiefe und Elektroden aufweisen, die eine gewisse Verteilung in vertikaler Richtung besitzen. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Änderung gegenüber den herkömmlichen elektrisch beheizten Glasöfen keine wesentliche Verbesserung bringt, da auch hier die Strömungsverhältnisse der Herstellung von Qualitätsglas entgegenwirken, insbesondere deswegen, weil kalte vertikale Randströmungen entstehen, welche ungeschmolzenes und ungeläutertes Glas in tiefere und kältere Partien des Ofens transportieren.There are also electric melting furnaces for making glass known that have a greater bath depth and electrodes, which have a certain distribution in the vertical direction. But it has been shown that this change compared to the conventional electrically heated glass furnaces does not bring any significant improvement, since the flow conditions here too counteract the production of quality glass, in particular because of cold vertical edge currents arise, which transport unmelted and unrefined glass into deeper and colder parts of the furnace.
Schließlich ist noch ein Vorschlag für einen Glasofen bekannt geworden, bei dem die Energiezuführung in zwei Ebenen durch Elektroden erfolgen soll. (OS 1 916 8o4) Da die Elektroden der verschiedenen Ebenen aber in der gleichen Fallinie angeordnet sind, würden sich gemäß diesem Vorschlag die entstehenden Vertikalströmungen der einzelnen Elektroden addieren. Diese Verbindung führt aber zu einer Umlaufströmung, die den gesamten Ofen umfaßt und die Herstellung von homogenem Glas verhindert. Zudem gibt die genannte OS an, der Ofen solle die größere Menge an Energie in der obersten Ebene zuführen. Diese Zuführung des größten Energieanteils in der obersten Ebene aber bedeutet eine Verteilung von Temperatur und Viskosität des Glases, zumal nach der genannten OS dasFinally, a proposal for a glass furnace has become known in which the energy supply in two Levels should be done by electrodes. (OS 1 916 8o4) Since the electrodes of the different levels but in the are arranged in the same fall line, according to this proposal the resulting vertical currents would be different of the individual electrodes. However, this connection leads to a circulating flow that encompasses the entire furnace and prevents the production of homogeneous glass. In addition, the aforementioned OS states that the oven should be the larger one Supply amount of energy in the top level. This supply of the greatest amount of energy in the top one But level means a distribution of temperature and viscosity of the glass, especially according to the OS mentioned
Gemenge in der Mitte tief in das Bad eingezogen werden to
O soll, die die notwendige Einstellung von getrenntenMixtures in the middle can be drawn deep into the bath
O is supposed to have the necessary attitude of separated
^ Schichten wirksam verhindert, und einen Temperaturver- °* lauf im Ofen erzeugen würde, welcher nicht dem für denWould ^ layers effectively prevented, and a Temperaturver- ° * run in the furnace generated, which is not for the
">» Schmelz- und Läuterprozess optimalen entspricht.">» Optimally corresponds to the melting and refining process.
Iy^ Da schließlich noch in der genannten OS die AufheizungIy ^ Finally there is the heating in the OS mentioned
TT des Ofens beim Anfahren durch Induktionsbchcizung beschrieben wird, das ungeschmolzene Gemenge aber für Induktionsströme nicht leitend ist, wird der Fachmann dieser Literaturstelle keinerlei anwendbare Lehre entnehmen können.TT of the furnace when starting up by induction heating becomes, but the unmelted mixture is not conductive for induction currents, the skilled person will no applicable teaching can be derived from this reference.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese genannten und die anderen iTachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren und einen Ofen zum elektrischen Erschmelzen von Glas zu schaffen, die eine große spezifische Leistung ermöglichen, aufgrund derer Glas höchster Homogenität erschmolzen werden kann, welches damit große Brillianz aufweist, die ein schnelles und einfaches Anfahren des Ofens und Andern der zu verarbeitenden Glassorte erlauben, die einen geringen Wärmeverbrauch ergeben, geringe Investitionskosten erfordern, eine einfache Regelung erlauben und es ermöglichen, auch Sondergläser, wie z.B. Bleikristall, Fluorgläser und andere Gläser, tiThe object of the invention is to avoid these disadvantages mentioned and the other disadvantages of the prior art and in particular to provide a method and furnace for electrically melting glass that has a large enable specific power, on the basis of which glass of the highest homogeneity can be melted, which thus has great brilliance, which allows a quick and easy start-up of the furnace and changes to be processed Allow glass types that result in low heat consumption, require low investment costs, a simple one Regulation allow and make it possible to also use special glasses, such as lead crystal, fluorine glasses and other glasses, ti
welche eine starke Verdampfung während des herkömmlichen Schmelzprozesses aufweisen unter weitgehender Vermeidung dieser Verdampfung wirtschaftlicher als bisher elektrisch zu erschmelzen. Das erfindungsgemäße Verfahren soll es ermöglichen, daß in dem Ofen die einzelnen Glasschichten nur insoweit Hassenaustausch besitzen, daß nur die am Boden abgezogene Glasmenge zwischen diesen Ebenen strömt und, daß in dem Ofen die Strömungsrichtungen eine größtmögliche Schonung des Wandmaterials ergeben. Ebenfalls ist es Aufgabe der Erfindung, den Elektrodenabbrand möglichst gering zu halten.which have a strong evaporation during the conventional melting process with extensive avoidance to melt this evaporation more economically than before electrically. The inventive method should make it possible that in the furnace the individual layers of glass have only so much hate exchange that only the one peeled off at the bottom Amount of glass flows between these levels and that the directions of flow in the furnace are as large as possible Preservation of the wall material. It is also an object of the invention to minimize electrode consumption to keep.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß A voneinander getrennt in den Ebenen umlaufende Glasströme derart erzeugt werden, daß ein aufsteigender Glasstrom der jeweils unten liegenden Ebene an der Grenzfläche zwischen den Ebenen auf einen absteigenden Glasstrom der jeweils oben liegenden Ebene trifft und so ein Eindringen der Glasströme in die jeweils andere Ebene vermieden wird.This object is achieved according to the invention in that A glass flows circulating separately from one another in the planes are generated in such a way that an ascending glass flow of the respective lower plane meets a descending glass flow of the respective upper plane at the interface between the planes and thus a penetration of the Glass flows into the other level is avoided.
Vorteilhaft kann in den Elektrodenebenen des Ofens von oben nach unten steigend Energie bis zu einem Maximalwert zugeführt werden, während in den darunter liegenden Ebenen die Energiemenge wieder abnehmen kann, wobei in den Ebenen über dem Ofenboden von oben nach unten sich verringerndIn the electrode planes of the furnace, energy can advantageously rise from top to bottom up to a maximum value can be supplied, while in the levels below the amount of energy can decrease again, with in the levels decreasing from top to bottom across the oven floor
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Energie zugeführt wird. Vorteilhaft kann weiterhin das Gemenge unter Freilassung von einigen Stellen auf das Glasbad aufgegeben werden, die insbesondere eine Umfangszone bilden können, und es kann beim Aufschmelzen des Gemenges entstehendes Gas unter der Gemengeschicht ausströmen. Das Verhältnis der in einer oberen Ebene zugeführten Energie zu der in einer darunter liegenden Ebene liegt vorteilhaft zwischen 0,3 und 0,8.Energy is supplied. The mixture can also be advantageous, leaving some places free the glass bath are abandoned, which can in particular form a peripheral zone, and it can be melted of the mixture flowing out under the mixture layer. The ratio of in an upper The level of energy supplied to that in a level below is advantageously between 0.3 and 0.8.
Der Ofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß die ofeninneren Enden der Elektroden einer Ebene in den Lücken zwischen den Enden der Elektroden der darüber- und darunterliegenden Ebenen angeordnet sind. Vorteilhaft ist in den obersten Ebenen die Anzahl der Elektroden in der Jeweils unteren Ebene gleich groß oder größer, als in der jeweils oberen Ebene und in den unteren Ebenen die Anzahl der Elektroden jeweils in der tieferen Ebene gleichgroß oder kleiner, als in der darüber liegenden Ebene.The furnace for carrying out the method according to the invention is characterized in that the furnace-inner ends of the electrodes are a plane in the gaps between the ends of the electrodes of the planes above and below are arranged. Is beneficial in the top Levels the number of electrodes in the lower level is the same or greater than in the upper level Level and in the lower levels the number of electrodes in the lower level is equal to or smaller than in the level above.
Zur Entgasung des aufschmelzenden Gemenges weist der erfindungsgemäße Ofen vorteilhaft weiterhin Mittel auf, die das eingege:he«Gemenge unter Freilassung von Entgasungslöchern verteilen. Zur Bewahrung der erzielten Homogenität des Glases kann der Ofen Zusatzelektroden aufweisen und zur einfacheren Herstellung einen seitlichen Glasauslaß aufweisen. For degassing the melting mixture, the furnace according to the invention advantageously also has means, who distribute the received mixture leaving vent holes. To preserve the homogeneity achieved For the glass, the furnace can have additional electrodes and a lateral glass outlet for easier manufacture.
Um die ^nergiefreisetzung in jeder Zone wie erforderlich verteilen zu können, sind die Elektroden der verschiedenen Zonen vorteilhaft voneinander elektrisch getrennt. Die Anzahl der Phasen entspricht aus dem gleichen Grund vorteilhaft der Anzahl der Elektroden oder "^lektrodengruppen jeder Zone. Die Phasen eines dreiphasigen Wechselstromes können in Ofenumfangsrichtung aufeinanderfolgen.To release energy in each zone as required To be able to distribute, the electrodes of the different zones are advantageously electrical from one another separated. For the same reason, the number of phases advantageously corresponds to the number of electrodes or groups of electrodes each zone. The phases of a three-phase alternating current can follow one another in the circumferential direction of the furnace.
Zur Erleichterung und Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Anfahrvorganges weist der Ofen vorteilhaft Einrichtungen zur Oberflächenbeheizung und zum elektrischen Beheizen einer die Bodenfläche bedeckenden Glasschmelze auf.The furnace advantageously has devices to facilitate and improve the economy of the start-up process for surface heating and for electrical heating of a glass melt covering the bottom surface on.
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Es ist das besondere Verdienst dieser Erfindung, erstmals zu offenbaren, daß die in der Fachwelt verbreitete Ansicht falsch ist, daß einmal der höchste Energieanteil in der obersten der .21ektrodenebenen zugeführt werden muß und die Energiezufuhr dann günstig von oben nach unten abnimmt und, daß zum anderen die Gemengeschicht am Kopf des Ofens möglichst geschlossen sein soll, um Wärmestrahlung und Verlust allgemein zu verhindern.It is the special merit of this invention to reveal for the first time that the one that was widespread in the professional world It is wrong to believe that once the highest proportion of energy is supplied to the top of the .21 electrode levels must be and the energy supply then decreases favorably from top to bottom and that on the other hand, the mixture history at the top of the furnace should be as closed as possible in order to prevent heat radiation and loss in general impede.
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Im Gegenteil muß die Energiezuführung von oben nach unten zunehmen und die Gemengeschicht muß Öffnungen aufweisen, um dun Aufbau eines, das Gemenge von dem Glasbad isolierenden Gaspolsters zu verhindern.On the contrary, the energy supply must be from top to bottom increase and the mixture history must have openings to dun Construction of a gas cushion that isolates the mixture from the glass bath to prevent.
Da die erfindungsgemäße Aufgabe sowohl durch die einzelnen Maßnahmen als auch durch deren Kombination gelöst wird, sind als Gegenstand der Erfindung sowohl die einzelnen der vorstehend genannten Maßnahmen als auch deren Kombination anzusehen.Since the object according to the invention is achieved both by the individual measures and by their combination, The subject matter of the invention is both the individual measures mentioned above and their combinations to watch.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch einen Elektroglasschmelzofen nach der Erfindung,Fig. 1 is a vertical section through an electric glass melting furnace according to the invention,
Fig. Q einen horizontalen Schnitt durch die oberste und unterste Elektrodenebene eines Ofens gemäß Fig. 1, 'FIG. Q shows a horizontal section through the top and bottom electrode levels of a furnace according to Fig. 1, '
Fig. 3 einen horizontalen Schnitt durch die zweite Elektrodenebene eines Ofens gemäß Fig. 1,3 shows a horizontal section through the second electrode plane of a furnace according to FIG. 1,
Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch einen Elektroschmelzofen gemäß der Erfindung mit größerer Leistung im verkleinerten Maßstab,Fig. 4 is a vertical section through an electric melting furnace according to the invention with larger Performance on a reduced scale,
Fig. 5 einen horizontalen Schnitt durch die oberste und die unterste Elektrodenebene eines Ofens gemäß Fig. 4,5 shows a horizontal section through the uppermost and the lowermost electrode level of a furnace according to Fig. 4,
Fig. 6 einen horizontalen Schnitt durch eine untere Ebene eines Ofens gemäß Fig. 4,6 shows a horizontal section through a lower level of a furnace according to FIG. 4,
Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch einen Elektroschmelzofen nach der Erfindung mit tief liegender unterster Ebene,Fig. 7 is a vertical section through an electric melting furnace according to the invention with deep-lying lowest level,
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Fig. 8 einen horizontalen Schnitt durch die zweite Elektrodenebene dee Ofens gemäß Fig. 7,FIG. 8 shows a horizontal section through the second electrode plane of the furnace according to FIG. 7,
Fig. 9 einen horizontalen Schnitt durch die oberste Eelektrodenebene des Ofens gemäß Fig. 7,FIG. 9 shows a horizontal section through the uppermost electrode plane of the furnace according to FIG. 7,
Fig. IO einen horizontalen Schnitt durch die unterste Elektrodenebene des Ofens gemäß Fig- 7,Fig. IO a horizontal section through the lowest Electrode plane of the furnace according to Fig. 7,
Fig. 11 einen vertikalen Schnitt durch einen Elektroschmelzofen nach der Erfindung mit drei Arbeitsebenen, m 11 shows a vertical section through an electric melting furnace according to the invention with three working levels, m
Fig. 12 einen horizontalen Schnitt durch die zweite Ebene des Ofens gemäß Fig. 11, undFIG. 12 shows a horizontal section through the second level of the furnace according to FIG. 11, and
Fig. 13 einen horizontalen Schnitt durch dieFig. 13 is a horizontal section through the
erste und dritte der Arbeiteebenen des Ofens gemäß Fig. 11.first and third of the working levels of the furnace according to FIG. 11.
Gemäß den Fig. besteht der erfindungsgemäße Elektroschmelzofen zur Erzeugung von Glas aus einem aus feuerfestem Material 1 gefertigtem Ofenraum 2, der auf einem Fundament 3 steht und ein Stützgerüst (nicht gezeigt) auf- " weisen kann. Das Feuerfeetmaterial kann nach außen hin eine Isolierung aufweisen; diese Isolierung wird in der Umgebung der Elektroden zur besseren Kontrolle der Elektrodenhalter fortgelassen.According to the figures, there is the electric melting furnace according to the invention for the production of glass from a furnace chamber 2 made of refractory material 1, which is on a foundation 3 stands and a support frame (not shown) can have. The refractory material can face outwards have insulation; this insulation is used in the vicinity of the electrodes for better control of the Electrode holder omitted.
Der Ofenraum 2 besitzt einen vorzugsweise dezentralen gegebenenfalls versenkten Auslaß 4 in seiner Bodenplatte 5 * an. den sich z.B. ein aufsteigender Glaskanal (nicht gezeigt) anschließt, in dem das Glas entspr. demThe furnace chamber 2 has a preferably decentralized one optionally recessed outlet 4 in its base plate 5 *. which e.g. an ascending glass channel (not shown), in which the glass corresponds
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Prinzip kommunizierender Gefäße steht. Von dem oberen Ende dieses Kanals kann das fertige Glas durch einen Speiserkanal und Speiser oder ähnlich geeignete Mittel abgezogen werden.The principle of communicating vessels is in place. From the upper end of this channel, the finished glass can be passed through a Feeder canal and feeder or similar suitable means are withdrawn.
In dem Glaskanal und dem Speiserkanal können zusätzliche Elektroden (nicht gezeigt) angeordnet sein, die das Glas beim Ausströmen auf einer gleichmäßigen Temperatur halten und die Ausbildung von Temperaturgradienten verhindern. Das Glas kann so die in dem erfindungsgemäßen Elektroschmelzofen erreichte hohe Homogenität beibehalten.Additional electrodes (not shown) can be arranged in the glass channel and the feeder channel, which keep the glass at a constant temperature as it flows out and the formation of temperature gradients impede. The glass can thus be as high as that achieved in the electric melting furnace of the present invention Maintain homogeneity.
Der Ofenraum 2 selbst weist vorzugsweise die Gestalt eines regelmäßigen Vielecks auf, wobei in der Regel mindestens sechs Ecken vorliegen. Die Anzahl der Ecken kann vorteilhaft mit wachsender Ofengröße höher und bei kleineren Einheiten kleiner werden.The furnace chamber 2 itself preferably has the shape of a regular polygon, in which Usually there are at least six corners. The number of corners can be beneficial as the oven size grows become higher and smaller for smaller units.
Der Ofenraum wird vorzugsweise nach oben durch ein nicht gezeigtes Gewölbe abgeschlossen, in das ein ebenfalls nicht gezeigter Kaminschacht mündet. Unterhalb des Gewölbes sitzt ein Gas- oder ölbrenner. (Nicht gezeigt)The furnace space is preferably closed at the top by a vault (not shown) into which a Also not shown chimney shaft opens. A gas or oil burner is located below the vault. (Not shown)
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Der Ofenraum weist ein Verhältnis von-Glas Oberfläche zu Höhe von z.B. ungefähr l,o bis 1,4 auf. Gute Ergebnisse wurden mit einem Verhältnis von 1,2 erzielt.The furnace space assigns a ratio of -glass to surface area Height of e.g. about 1.0 to 1.4. Good results were obtained with a ratio of 1.2.
Unterhalb des Gewölbes im oberen Ofenraum befinden sich weiterhin ein oder mehrere nicht gezeigte Eingaberinnen für das einzubringende Gemenge, die vorzugsweise als Vibrationsrinnen ausgebildet sein können, sowie ein oder mehrere Verteilungsmittel (nicht gezeigt) für das Gemenge, die z.B. als umlaufende Rührarme ausgebildet sein können. Die Rührarme und die VibrationsrinnenOne or more input channels (not shown) are also located below the vault in the upper furnace space for the mixture to be introduced, which can preferably be designed as vibration channels, as well as a or several distribution means (not shown) for the mixture, for example in the form of rotating agitator arms could be. The agitator arms and the vibrating troughs
werden durch nicht gezeigte Antriebsmittel, z.B. Elektro- m are not shown by drive means, such as electrical m
motore sinngemäß bewegt.motors moved accordingly.
In dem Ofenraum2 selbst sind in mehreren, und mindestens zwei Ebenen Arbeitselektroden 6 und in geringer Höhe über der Bodenplatte,ζ.B. loo bis 3oo mm darüber, in einer dritten Ebene Anfahrelektroden7 angeordnet. Die Elektroden werden durch nicht gezeigte .'inschlüsstund Transformatoren mit mehrphasen, vorzugsweise dreiphasen Wechselstrom versorgt. Die Anfahrelektrodun können je nach Ofenauslegung unter Umständen auch während des Ofenbetriebes als Arbeitselektroden dienen.In the furnace space 2 there are several, and at least two levels of working electrodes 6 and at a low level above the base plate, ζ.B. loo to 300 mm above, in a third level of starting electrodes7 arranged. The electrodes are enclosed by not shown Multiphase transformers, preferably three-phase AC powered. Depending on the furnace design, the start-up electrodes can also be used during the Serve as working electrodes during furnace operation.
Bei größeren Öfen können die Arbeitselektroden 6 statt in % In the case of larger furnaces, the working electrodes 6 can be used instead of in %
zwei Ebenen auch in drei oder mehr Ebenen angeordnet sein. Die Elektroden einer Ebene sind von denen der darüber- oder darunterliegenden Ebene elektrisch unabhängig geschaltet, ihre Anzahl beträgt bei Verwendung von dreiphasigem Wechselstrom immer drei oder mehrzahliges davon. Die Anzahl der Elektroden ist in den obersten Ebenen nach unten hin entweder gleichbleibend odur zunehmend, bei größeren Öfen mit einer größeren Anzahl von Ebenen können in den untersten Ebenen auch eine nach unten abnehmende Anzahl von Elektroden eingesetzt werden.two levels can also be arranged in three or more levels. The electrodes of a level are different from those of the one above or below The level below is electrically connected independently, their number is when three-phase alternating current is used always three or more of them. The number of electrodes is going down in either of the top levels constant or increasing, larger ovens with a larger number of levels can be used in the lowest Levels also a decreasing number of electrodes can be used.
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Die Elektroden bestehen aus einem warmfesten und leitendem Material wie z.B. Molybdän, Zinkoxyd oder Platin. Erfindungsgemäß können die Elektroden vorzugsweise Molybdänstäbe sein, die mit einer Länge von bis zu ca. 7oo mm in das Glasbad hineinragen können. Bei Verwendung von Zinkoxyd wird eine wesentlich geringere Eintauchtiefe gewählt werden, bei Verwendung von Platin erscheinen Plattenelektroden am günstigsten zu sein. Die Stärke der Molybdänstäbe liegt im Bereich von einigen cm.The electrodes consist of a heat-resistant and conductive material such as molybdenum, zinc oxide or Platinum. According to the invention, the electrodes can preferably Be molybdenum rods that can protrude into the glass bath with a length of up to 7oo mm. at If zinc oxide is used, a significantly lower immersion depth will be selected when using platinum Plate electrodes appear to be the cheapest. The strength of the molybdenum rods is in the range of a few cm.
Die Länge und Stärke der Elektroden ist, wie dem Fachmann geläufig ist, von der verwendeten Stromdichte abhängig. Die Elektroden erstrecken sich bei kleineren Öfen schräg in den Ofenraum, bei größeren Öfen ist eine radiale Anordnung möglich. Bei Verwendung von Zinkoxyd als Elektrodenmaterial erscheint ebenfalls die radiale Anordnung vorteilhaft.As the person skilled in the art is familiar with, the length and thickness of the electrodes depend on the current density used addicted. In the case of smaller ovens, the electrodes extend obliquely into the oven space, in the case of larger ones A radial arrangement is possible for furnaces. When using zinc oxide as electrode material appears the radial arrangement is also advantageous.
Die Elektroden einer Ebene liegen jeweils gegenüber den Elektroden der darunter liegenden und der darüber liegenden Ebene versetzt, d.h. die Spitzen der Elektroden liegen mit ihrer vertikalen Projektion jeweils zwischen der vertikalen Projektion der Elektrodenspitzen der darüber liegenden und der darunter liegenden Ebene.The electrodes of one level are opposite the electrodes of the level below and the level above offset, i.e. the tips of the electrodes are projected vertically in each case between the vertical projection of the electrode tips of the overlying and the level below.
Bei einem sechseckigen Ofen gemäß den Fig. 4 bis ö sitzen die in den Ofenraum führenden Elektroden daher in der obersten Ebene in der geraden Ofenwand, während die bei sechs Elektroden um 3o versetzten Elektroden der zweiten Ebene durch die Ecken zugeführt werden. Gemäß den Fig. 4 bis 6 und 11 bis 13 kann die Anzahl der Elektroden z.B. in der obersten Ebene 3 betragen und in der darunter befindlichen 6 betragen, während gemäß Fig. 1 bis 3 in der ersten und in der zweiten Ebene je drei schräg verlaufende Elektroden und gemäß dun Fig. 7 bis Io in den ersten beiden Ebenen je sucheIn the case of a hexagonal furnace according to FIGS. 4 to 6, the electrodes leading into the furnace space are therefore located in the top level in the straight furnace wall, while the electrodes offset by 3o with six electrodes to the second level through the corners. According to FIGS. 4 to 6 and 11 to 13, the number of the electrodes are e.g. 3 in the top level and 6 in the level below, while 1 to 3 in the first and in the second level three diagonally extending electrodes and according to dun 7 to Io in each of the first two levels
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Elektroden vorhanden sind. Die dritte Arbeitsebene weist vorteilhaft die gleiche Elektrodenzahl wie die erste auf, gemäß den Fig. 11 und 13 drei. In der untersten, der "Anfahrebene" sind jeweils drei Elektroden,die Mindestzahl bei drei-phasen Wechselstrom j vorgesehen. Die Elektroden sind bei Verwendung von dreiphasigem Wechselstrom so geschaltet. daß die Phasen in der Reihenfolge RST, RST den Umfang entlang aufeinander folgen. Den Elektrodenebenen wird -jetzt von oben nach unten wachsend Energie zugeführt. Bei großen Öfen kann in den untersten Ebenen die Energiezuführung wieder abnehmen, die Lage des Energiemaximums ist dabei von der Glasart und der Ofenleistung abhängig. Die vorstehend beschriebene Erhöhung der Elektrodenzahlen in den nach unten folgenen Ebenen dient dazu, trotz der steigenden zugeführten Energiemenge die Belastung der Einzelelektrode nicht zu groß werden zu lassen.Electrodes are present. The third working level advantageously has the same number of electrodes as the first, three according to FIGS. 11 and 13. In the lowest, the "approach level", three electrodes are provided, the minimum number for three-phase alternating current j. The electrodes are connected in this way when using three-phase alternating current. that the phases in the order RST, RST follow one another along the circumference. The electrode levels are now supplied with increasing energy from top to bottom. In the case of large furnaces, the energy supply can be reduced again in the lowest levels; the position of the maximum energy depends on the type of glass and the furnace output. The above-described increase in the number of electrodes in the levels below serves to prevent the load on the individual electrode from becoming too great despite the increasing amount of energy supplied.
Im Betrieb des Ofens fließt der Strom entsprechend der vorzugsweise vorgenommen%i* Schaltung der Elektroden von der einen Elektrode hauptsächlich zu einer der daneben liegenden. Dabei wird an der Elektrodenspitze durch die Zusammendrängung der Linien gleicher Stromdichte eine erhöhte Wärmeerzeugung stattfinden und es entsteht ein Quellpunkt, an dem das stärker erwärmte Glas aufwärtsströmt, Die entsprechende Abwärtsbewegung findet in dem Raum zwischen den Elektroden, in der die Wärmeerzeugung gering ist, statt und da in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden in der nächst darunter liegenden Ebene durch die vorstehend beschriebene versetzte Anordnung eine Elektrode einen Quellpunkt bildet, über dem ein aufwärts führender Glasstrom entsteht, triff en diese beiden Glasströme an der Grenzfläche der Elektrodenebenen aufeinander, lenken sich gegenseitig um und verhindern jeweils das Eindringen des anderen Glasstromes in ihre Ebene.When the furnace is in operation, the current flows according to the preferably carried out% i * switching of the electrodes from one electrode mainly to one of the adjacent ones. In doing so, the If the lines of equal current density are squeezed together, an increased generation of heat takes place and a Source point at which the more heated glass flows upwards, the corresponding downward movement takes place in the room between the electrodes, in which the heat generation is low, instead of and there in the space between the Electrodes in the next level below by the offset arrangement described above If the electrode forms a source point above which an upward glass flow arises, these two glass flows meet at the interface of the electrode planes on each other, deflect each other and prevent that Penetration of the other glass stream into their plane.
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-im--in the-
Auf diese Weise wird zwar eine starke umlaufende und mischende Strömung innerhalb der einzelnen Ebenen erzeugt, es wird aber verhindert, daß die Umlaufbewegungen sich addieren und inhomogenes und ungeläutertes Glas zu dem Ausfluß gelangt. Die erfindungsgemäße Strömungsverteilung innerhalb der Ebenen läßt eine optimale Homogenität des Glases erreichbar werden. Weiterhin ist ein Umschmelzen des Ofens, d.h. die Umstellung des Ofens auf eine andere Glasart sehr leicht möglich, da eine Ebene nach der anderen von oben nach unten von der neuen Glassorte gefüllt wird, wenn die alte unten abgezogen wird, ohne daß größere Menge der alten Glassorte in die oberen Ebenen gelangen und dort das neue Glas verunreinigen. Es entfällt das langwierige sonstige "Sauberfahren" des Ofens.In this way it becomes a strong encircling and Mixing flow is generated within the individual levels, but it prevents the orbital movements add up and inhomogeneous and unrefined glass reaches the discharge. The flow distribution according to the invention within the planes leaves an optimal one Homogeneity of the glass can be achieved. Furthermore, there is a remelting of the furnace, i.e. the relocation of the furnace It is very easy to switch to another type of glass, as one level after the other from top to bottom of the new one The type of glass is filled when the old type of glass is peeled off at the bottom without adding a large amount of the old type of glass to the reach the upper levels and contaminate the new glass there. The tedious other "clean driving" is no longer necessary. of the furnace.
Die Umlaufströmung in den einzelnen Ebenen ist andererseits aber so groß, daß erhebliche spezifische Leistungen in dem erfindungsgemäßen Glaschmelzofen erreichbar sind. In einem kleineren Versuchsofen mit einer Badtiefe von 1,5 m und einem Durchmesser von 1,5 m wurde beim Erschmelzen von verschiedenen Gläsern eine Leistung von 5 to/m /d erzielt. Der Ofen wies gemäß Fig. 1 bis 3 zwei Arbeitsebenen mit je drei Elektroden auf.The circulating flow in the individual levels is on the other hand but so great that considerable specific performances can be achieved in the glass melting furnace according to the invention. In a smaller test furnace with a bath depth of 1.5 m and a diameter of 1.5 m, the melting was carried out achieved an output of 5 to / m / d with different glasses. The furnace was shown in FIGS. 1 to 3 two working levels with three electrodes each.
Die hohe, auf die jeweilige Schmelzebene beschränkte Turbulenz, bewirkt weiterhin eine extrem gleichmäßige Temperaturverteilung des Glases, die zu einer unerreicht guten Glasqualität führt. Die Verbindung von spezifischer Leistung und Glasqualität, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Elektroofen auftritt, ist für den Fachmann absolut überraschend. Besondere Kennzeichen des erschmolzenen Glases sind BriJLianz, Blasenfreiheit und Homogenität.,In dem erfindungsgemäßen Ofen können ohne Schwierigkeiten in den mittleren Zonen Temperaturen bis I6oo C erreicht werden.The high turbulence, which is limited to the respective melt plane, continues to produce an extremely uniform one Temperature distribution of the glass, which leads to an unequaled good glass quality. The connection of specific power and glass quality, as occurs in the electric furnace according to the invention, is for absolutely surprising to the expert. Special features of the melted glass are BriJLianz, freedom from bubbles and homogeneity., In the oven according to the invention Temperatures of up to 160 ° C can be reached without difficulty in the central zones.
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Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Elektroofens ist es, daß das Gemenge auf der Badoberfläche nicht lückenlos verteilt wird und Stellen mit geringer oder gar keiner Bedeckung erzeugt werden. Durch diese Stellen kann, wie sich überraschend gezeigt hat, beim Aufschmelzen des Gemenges entstehendes Gas aus der Zwischenschicht zwischen Gemenge und Glasbad entweichen, das sonst dort isolierend gewirkt hätte. Auf diese Weise ist ein gleichmäßiges Aufschmelzen des Gemenges über dem gesamten Ofenquerschnitt erreichbar, was zu einer überraschend guten\Glasqualität schon in der obersten Ofenebene führt.An essential feature of the electric furnace according to the invention is that the mixture on the bath surface is not is distributed without gaps and areas with little or no coverage are generated. Through these places, As has surprisingly been shown, when the mixture is melted, gas produced from the intermediate layer between Mixture and glass bath escape, which would otherwise have had an insulating effect there. In this way there is a uniform melting of the batch can be reached over the entire furnace cross-section, resulting in a surprisingly good glass quality leads to the top oven level.
Die Stellen mit nur geringer Gemengebeschichtung sind bei dem Ofen nach der Erfindung dadurch erreichbar, 'daß ein zum Ofen Koaxial umlaufendes Rührwerk die Ecken des sechseckigen Ofenraums freiläßt. Durch die geringere Beschichtung des Ofenumfanges wird weiterhin die^Entstehung von kalten, an den Ofenwänden tief absinkenden Glaaströmen verhindert.The places with only a small batch coating are at the furnace according to the invention can be achieved by having an agitator rotating coaxially with the furnace, the corners of the hexagonal Leaves the furnace chamber free. Due to the reduced coating on the circumference of the furnace, the formation of cold, on prevents the glass streams from sinking deeply into the furnace walls.
Das Anfahren des erfindungsgemäßen Ofens geht folgendermaßen vor eich:The furnace according to the invention is started up as follows before calibration:
Der Boden 5 des Ofens wird mit einer Schicht Glasscherben gefüllt, die mit Hilfe der Brenner z.B. bei Temperaturen von ca. 9oo C geschmolzen werden. Jetzt werden die Zusatzoder Anfahrelektroden? eingeschaltet und der Ofenraum kann jetzt unter Energiezuführung durch die Zusatzelektroden mit erschmolzenem Glas gefüllt werden, wobei die jeweils eintauchenden Arbeitselektroden mit zur Energiezuführung herangezogen werden. Wenn der Ofenraum gefüllt ist, wird der oder die Brenner abgestellt und der Ofen voll in Betrieb genommen.The bottom 5 of the furnace is filled with a layer of broken glass, which can be reached with the help of the burner, e.g. at temperatures must be melted at about 900 C. Now the additional or starting electrodes? switched on and the furnace chamber can can now be filled with molten glass while supplying energy through the additional electrodes, each of which is immersed Working electrodes can also be used to supply energy. When the furnace chamber is full, will the burner or burners are switched off and the furnace is fully operational.
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Ersichtlicherweise ist der erfindungsgemäße Elektroofen zur Glaserzeugung äußerst einfach aufgebaut und seine Herstellungskosten sind, gemessen an dem Durchsatz, gering, dai unter Berücksichtigung der geringen Verluste durch seine kleine Oberfläche bei diesem Ofen die höheren Energiekosten der elektrischen Energie aufgefangen werden können und die Herstellungskosten des Glases insgesamt unter denen herkömmlicher Glasofen gleicher Größe und Aufgabenstellung liegen. Hinzu kommt die einfache Handhabung des Ofens, der ohne weiteres aufgrund seiner geringen Oberfläche ohne große Stillstandsverluste im Intervallbetrieb, z.B. 8h Betrieb und 16h Stillstand, gefahren werden kann.As can be seen, the electric furnace according to the invention is for glass production is extremely simple and its production costs are low in terms of throughput, dai taking into account the low losses due to its small surface, the higher energy costs in this furnace the electrical energy can be collected and the manufacturing cost of the glass overall below that conventional glass furnace of the same size and task. In addition, the stove is easy to use, which, due to its small surface area, without major standstill losses in intermittent operation, e.g. 8h operation and 16h standstill, can be driven.
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